Секрет долголетия ночницы.

Биологи уже давно считают, что продолжительность жизни животного определяется очень просто: чем оно больше, тем дольше живет.

Митохондрия как центральный контрольный пункт апоптоза

Материалы по биологии и химии / Роль митохондрий в апоптозе / Митохондрия как центральный контрольный пункт апоптоза

Страница 1

Термин "апоптоз", предложенный в 1972 г. английскими учеными J.F.R. Кеrr, А.Н. Wyllie и A.R. Currie, состоит из двух греческих слов и означает в буквальном смысле "отделение лепестков от цветов", а применимо к клетке - особый тип смерти путем разделения ее на части ("апоптозные тельца"), которые впоследствии фагоцитируются соседними клетками разного типа, с целью не допустить появление воспалительной реакции. Неконтролируемый апоптоз может привести к раку, аутоиммунным и нейродегенеративным заболеваниям.

Центральным пунктом апоптоза является митохондрия. Она играет большую роль в апоптозе, вызываемом различными раздражителями; объединяет сигналы клеточной смерти посредством белков семейства Bcl-2

(белков, в зависимости от ситуации стимулирующих или подавляющих апоптоз) и активирует выход цитохрома С(белка, переносящего электроны между белковыми комплексами во внутренней мембране митохондрии), в результате чего митохондриальная мембрана становится проницаемой. Механизмы, которые приводят к этой проницаемости, ещё не до конца изучены. Выделяясь из митохондрий, цитохром С включается в состав апоптосомы

.

Апоптосома - это комплекс, состоящий из белковой молекул третичной структуры. Ее появление активирует каспазы

(относящиеся к классу цистеиновых протеаз, расщепляющие белки по аспарагиновой кислоте; при активации приобретают способность расщеплять основные внутриклеточные элементы), запускающие каскад апоптозных реакций. В состав апоптосомы входят Apaf

-1(апоптозный протеазоактивирующий фактор 1), прокаспаза и цитохром С. Этот комплекс, в присутствии АТФ или дАТФ, активирует каспазу 9. Активированная каспаза 9, в свою очередь, активирует другие каспазы, задачей которых является разрушение клетки.

Далее, вкратце, немного о белках семейства Bcl-2. Одни способны активировать процессы апоптоза, другие же, наоборот, его тормозят. На рисунке 2, в зеленом прямоугольнике приведены примеры белков, борющихся за жизнь клетки, а в красном прямоугольнике те, которые способствуют клеточной смерти. Из этого списка далее будут упоминаться Bcl-2, Bcl-xl, Bad, Bid и Bax.

Рисунок 2. Апоптические и противоапоптические белки семейства Bcl-2

Итак, центральными белками апоптоза, которые сохраняются на протяжении всей эволюции, являются Bcl-2, Apaf-1 и определенного рода каспазы.

Если цитохром С высвобождает каспазы, то Bcl-2, белок, регулирующий программируемую клеточную смерть во многих клеточных системах посредством контроля проницаемости митохондриальной мембраны, можно считать защитным механизмом, предотвращающим выделение цитохрома С, то есть, подавляющим клеточный апоптоз. Поддержка этой идеи была взята от системы внеклеточного апоптоза, изученной на яйцеклетках лягушек рода Xenopus. В таких системах митохондрия должна продуцировать цитохром С, высвобождаемый при активации каспаз. Добавление экзогенного Bcl-2 предотвращает высвобождение цитохрома С и активацию каспаз. Клак и другие ученые также показали, что Bcl-2 может непосредственно взаимодействовать с митохондрией для предотвращения высвобождения цитохрома С.

Важный эксперимент показал, что Bcl-2 может блокировать апоптоз даже в клетках с отсутствующей митохондриальной ДНК (которая тоже контролирует процесс выхода цитохрома С в цитозоль), но после этого клетки не в состоянии осуществлять процесс окислительного фосфорилирования.

Апоптоз может проходить разными путями, даже в том случае, если митохондриальный противоапоптозный белок Bcl-2 отсутствует. Например, AIF (апоптоз инициирующий фактор) может вызывать апоптоз посредством управления проницаемостью мембраны митохондрии; активировать эндонуклеазы, расщепляющие ламину, ДНК и цитоскелет клетки, и всё это независимо от наличия в митохондрии Bcl-2.